package study.数据结构.非线性结构.树.平衡二叉树;

/*
    平衡二叉排序树
 */
public class AVLTreeDemo {

    public static void main(String[] args) {
//        int[] arr = {4, 3, 6, 5, 7, 8};   //左旋测试的数组
//        int[] arr = {10, 12, 8, 9, 7, 6};   //右旋测试的数组
        int[] arr = {10, 11, 7, 6, 8, 9};   //双旋测试的数组

        AVLTree avlTree = new AVLTree();
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            avlTree.add(new Node(arr[i]));
        }


        //遍历
        System.out.println("中序遍历");
        avlTree.indexOrder();

        System.out.println("在没有处理之前树的高度");
        System.out.println("树的高度为： " + avlTree.root.height());
        System.out.println("树的左子树的高度为：" + avlTree.root.leftHeight());
        System.out.println("树的右子树的高度为：" + avlTree.root.rightHeight());
        System.out.println("当前的根节点=" + avlTree.root);
    }
}

//创建AVLTree
/*
    AVL树  只是在平衡二叉树上增加  旋转的功能
 */
class AVLTree {
    public Node root;

    //查找要删除的节点
    public Node search(int value) {
        if (root == null) {
            return null;
        } else {
            return root.search(value);
        }
    }

    //查找要删除节点的父节点
    public Node searchParent(int value) {
        if (root == null) {
            return null;
        } else {
            return root.searchParent(value);
        }
    }

    /**
     * 获得删除节点的右子树中的最小节点  且删除它
     *
     * @param node 传入的节点（当作二叉排序树的根节点）
     * @return 返回的是以node为根节点的二叉排序树的最小节点的值
     */
    public int delRightTreeMin(Node node) {
        Node target = node;
        //循环的查找node的左子节点，直到找到最小的节点  （因为左边小于根节点）
        while (target.left != null) {
            target = target.left;
        }
        //这时target就指向了最小节点   删除最小节点
        delNode(target.value);
        return target.value;
    }

    //删除节点
    public void delNode(int value) {
        if (root == null) {
            System.out.println("链表为空，不能删除");
            return;
        } else {
            //先找到需要删除的节点
            Node target = search(value);
            //如果没有找到要删除的节点，就返回
            if (target == null) {
                System.out.println("链表中没有此节点");
                return;
            }
            //如果当前这颗二叉树排序树  只有一个节点。上面代码执行了代表找到了需要删除的节点，且刚好是root
            if (root.left == null && root.right == null) {
                root = null;
                return;
            }
            //去找到targetNode的父节点
            Node parent = searchParent(value);
            //  第一种情况:如果要删除的节点是叶子节点
            if (target.left == null && target.right == null) {  //说明target是叶子节点
                //判断target是父节点的左子节点  还是右子节点
                if (parent.left != null && parent.left.value == target.value) {
                    //target是父节点的左子节点
                    parent.left = null;
                } else if (parent.right != null && parent.right.value == value) {
                    //target是父节点的右子节点
                    parent.right = null;
                }
            } else if (target.left != null && target.right != null) {
                //  第三种情况： 如果要删除的节点  有两颗子树
                int rightMin = delRightTreeMin(target.right);
                target.value = rightMin;

                //或者找到左字节的最大节点， 用它替换掉要删除的节点  然后删除掉它
            } else {
                //剩下的  就是第二种情况：  删除的节点  有一颗子树
                //如果要删除的节点有左子节点
                if (target.left != null) {
                    if (parent == null) {
                        //当树中只剩两个节点，刚好是一个有一颗子树的树，需要判断删除的节点是否有parent
                        root = target.left;
                    } else {
                        //如果target是parent的左子节点
                        if (parent.left.value == value) {
                            parent.left = target.left;
                        } else {
                            //说明target是parent的右子节点
                            parent.right = target.left;
                        }
                    }
                } else {
                    //当树中只剩两个节点，刚好是一个有一颗子树的树，需要判断删除的节点是否有parent
                    if (parent == null) {
                        root = target.right;
                    } else {
                        //说明要删除的节点有右子节点
                        //如果target是parent的左子节点
                        if (parent.left.value == value) {
                            parent.left = target.right;
                        } else {
                            //说明target是parent的右子节点
                            parent.right = target.right;
                        }
                    }
                }
            }


        }
    }


    //添加节点的方法
    public void add(Node node) {
        if (root == null) {
            root = node;  //如果root为空  直接让root指向node
        } else {
            root.add(node);
        }
    }

    //中序遍历
    public void indexOrder() {
        if (root != null) {
            root.indexOrder();
        } else {
            System.out.println("当前二叉排序树为空，不能遍历");
        }
    }
}


//创建Node节点
class Node {

    int value;
    Node left;
    Node right;

    public Node(int value) {
        this.value = value;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Node{" +
                "value=" + value +
                '}';
    }

    //返回左子树的高度
    public int leftHeight() {
        if (left == null) {
            return 0;
        } else {
            return left.height();
        }
    }

    //返回右子树的高度
    public int rightHeight() {
        if (right == null) {
            return 0;
        } else {
            return right.height();
        }
    }

    //返回以当前节点为根节点的树的高度
    public int height() {
        //这里递归到树的最下层后 会开始回溯返回Math.max(0,0) + 1 ，回溯到最上层得到的结果就是树的高度
        return Math.max(left == null ? 0 : left.height(), right == null ? 0 : right.height()) + 1;
    }

    //左旋转的方法
    private void leftRotate() {
        //1、创建新的节点  以当前节点的值（以root节点来左旋）
        Node newNode = new Node(value);
        //2、把新的节点左子树设置为当前节点的左子节点
        newNode.left = left;
        //3、把新的节点的右子树设置成  当前节点的右子节点的左子节点
        newNode.right = right.left;
        //4、把当前节点的值 替换成右子节点的值
        value = right.value;
        //5、把当前节点的右子节点设置成 右子节点的右子节点
        right = right.right;
        //6、把当前节点的左子树  设置成新的节点
        left = newNode;
    }

    //右旋转的方法   如果看不懂对比左旋的注释
    public void rightRotate() {
        Node newNode = new Node(value);
        newNode.right = right;
        newNode.left = left.right;
        value = left.value;
        left = left.left;
        right = newNode;
    }

    //查找要删除的节点
    public Node search(int value) {
        if (value == this.value) {  //说明找到就是该节点
            return this;
        } else if (value < this.value) {
            //如果左子节点为空  说明查找的节点不存在
            if (this.left == null) {
                return null;
            }
            return this.left.search(value);
        } else {
            if (this.right == null) {
                return null;
            }
            return this.right.search(value);
        }
    }

    //查找要删除节点的父节点
    public Node searchParent(int value) {
        if ((this.left != null && this.left.value == value) ||
                (this.right != null && this.right.value == value)) {
            return this;
        } else {
            //如果查找的值小于当前节点的值,并且当前节点的左子节点不为空
            if (value < this.value && this.left != null) {
                return this.left.searchParent(value);
            } else if (value >= this.value && this.right != null) {
                return this.right.searchParent(value);
            } else {
                return null;
            }
        }
    }

    //添加节点方法   添加了左旋算法
    //递归的形式添加节点，注意需要满足二叉排序树的要求
    public void add(Node node) {
        if (node == null) {
            return;
        }

        //判断传入的节点的值，和当前子树的节点的值的关系
        if (node.value < this.value) {
            //如果当前节点左子节点为null
            if (this.left == null) {
                this.left = node;
            } else {
                //递归的向左子树添加
                this.left.add(node);
            }
        } else {//添加的节点的值大于当前节点的值
            if (this.right == null) {
                this.right = node;
            } else {
                //递归的向右子树添加
                this.right.add(node);
            }
        }

        //当添加完一个节点后，如果：右子树的高度-左子树的高度 > 1 ,此时进行左旋转
        if (rightHeight() - leftHeight() > 1) {
            //如果右子节点的左子树的高度大于右子节点的右子树的高度
            if (right!=null&&right.leftHeight()>right.rightHeight()){
                //此时需要将右子节点的根节点的树进行右旋转
                right.rightRotate();
            }
            //再进行左旋转 。如果不满足上面的情况则直接进行左旋转
            leftRotate();
            return;   //这里必须要return   因为每次添加新节点的时候都进行了旋转调整好了位置
            //如果不return，代码继续跑下去，可能会导致bug
        }
        //当添加完一个节点后，如果 左子树的高度-右子树的高度 > 1 ,此时进行右旋转
        if (leftHeight() - rightHeight() > 1) {
            //如果左子节点的右子树的高度大于左子节点的左子树的高度
            if (left != null && left.rightHeight() > left.leftHeight()){
                //此时需要将左子节点为根节点的树进行左旋转
                left.leftRotate();
            }
            //再进行右旋转   。如果不满足上面情况则直接进行右旋转
            rightRotate();
        }
    }

    //中序遍历二叉树
    public void indexOrder() {
        if (this.left != null) {
            this.left.indexOrder();
        }
        System.out.println(this);
        if (this.right != null) {
            this.right.indexOrder();
        }
    }
}
